Wyroby i ich właściwości

 

 

Perspektywy zastosowania wysokonapięciowego elektrochemicznego utleniania aluminium.

Wstęp

Znane i powszechnie wykorzystywane zjawisko anodowania aluminium i jego stopów pozwala na wytworzeniu warstwy powierzchniowej, która chroni przed korozją, ma własności izolacyjne, stanowi dobrą podstawę dla innych powłok np. dekoracyjnych.

Ta technologia pozwala również na wykorzystać inne metale: niob, tantal, tytan, cyrkon, etc.

Nowatorską technologią jest technologia mikroplazmowa (elektrolityczno - plazmowe utlenianie), obecnie jedna z najbardziej obiecujących technologii obróbki powierzchniowej.

Istota tego procesu polega na tym, że pomiędzy elektrolitem a poddaną procesowi powierzchnią powstają mikrowyładowania o wysokiej energii, w efekcie otrzymując lokalnie wysokie ciśnienia i wysokie temperatury. Wynikiem mikrowyładowań jest otrzymanie powłoki składającej się z utlenionych form materialu rodzimego oraz elektrolitu.

Powłoki o cechch materiału ceramicznego możemy modyfikować sterując parametrami prądowo napięciowymi, temperaturą, składem cdhemicznym elektrolitu.

Otrzymane powłoki o unikalnych własnościach mechanicznych, chemicznych i fizycznych znajdują szerokie zastosowanie w wielu gałęziach.

Główną wadą tego procesu jest to, że przed przystąpieniem do prac należy dokladnie i eksperymentalnie dobrać warunki technologiczne w zależności od skladu chemicznego detalu, jego kształtu i wymiarów.

Wyniki doświadczalne

Opracowaliśmy  technologię przeznaczoną do elektrochemicznego utleniania, z wykorzystaniem wysokiego napięcia, przy napięciu impulsowym 200-500 V. częstotliwości czas trwania impulsu 1,3 ms wynosi 100-300 Hz. Pozwala to na uzyskanie twardej warstwy tlenku aluminium, odpornej na zużycie, o grubości 70 mikronów. Należy zauważyć, że ze względu na wysokie napięcia zasilania impulsowego nie powodują uszkodzenia powłoki, jak w przypadku innych technologii. W tabeli przedstawiono charakterystykę porównawczą najbardziej popularnych metod utleniania powierzchni.

 

WYSOKONAPIECIOWE

ELEKTROCHEMICZNE

OKSYDOWANIE

TECHNOLOGIA MIKROPLAZMOWA

ANODOWANIE „TWARDE”

OKSYDACJA ELEKTROCHEMICZNA

MAKSYMALNA GRUBOŚĆ WARSTWY μm

70

200

60

50

CZAS PROCESU W MIN

90

120

120

120

MIKROTWARDOŚĆ

 

8

21

4,6

3,6

ODPORNOŚĆ NA KOROZJĘ, h

1200

2000

1000

500

ENERGOCHŁONNOŚĆ

kW/h

0,26

4.6

0,3

0,12

Stosowania wysokiego napięcia anody do tworzenia warstwy tlenku zapewnia wysoką mikrotwardość powierzchni ponad 8 GPa, przy napięciu przebicia 2500 V. Tempo przyrostu warstwy  wynosi 1-1,5 mikro/m / min. Ponadto zwiększenie napięcia tworzenia warstewki tlenku prowadzi do zmniejszenia rozmiaru i ilości porów w powłoce. Pozwala też na osiągnięcie przewodności cieplnej tlenku glinu 3,5 W / m K. ·Rysunek pokazuje morfologię powierzchni błon tlenkowych otrzymanych różnymi metodami.

Jak można zobaczyć na na rysunku powierzchnia ceramiki z tlenku glinowego  charakteryzują kształty kuliste o gęstej strukturze z niewielką liczbą porów i małą chropowatoścą (0,1-0,3 mikronów). powierzchnia rozłożona równomiernie, bez spadków i grzbietów.

Wielkość porów od 3 do 10 nm, odległość pomiędzy porów 5 nm do 1 mikrona.

Zakończenie

Tak więc, w sposób plazmowy, elektrochemicznego utleniania może być skutecznie stosowany do tworzenia warstwy tlenku o grubości do 70 mikrometrów z napięciem przebicia do 2500 V, na powierzchni aluminium i jego stopów. Wykazano, że chropowatość utlenionej warstwy wynosi 0,1-0,3 mikrona mikrotwardość większe niż 8 GPa, a przewodność cieplna osiąga 3,5 W / m K. · Sposób ten zapewnia dobre właściwości fizyczne i mechaniczne i charakteryzuje się niskim zużyciem energii.

 

Żel, Pasta do usuwania produktów korozji, zgorzelin, nalotów oraz zgorzeliny.

Często mamy do czynienia z powstałą na powierzchni metali warstwą tlenków metalu rodzimego. Może przybierać różną postać i różny sklad chemiczny, od cieńkiej warstwy powierzchniowej aż po grubą warstwą związaną z metalem.

Opracowano preparat (na potrzeby technologii bezpieczeństwa elektrowni atomowych), którego celem jest usunięcie tlenków metali z powierzchni detalu bez naruszania metalu rodzimego.

Ponadto doskonale sprawdza się w operacjach czyszczenia wstępnego np. przed operacją malowania, czy też pokryć galwanicznych.

Preparat jest w postaci pasty lub żelu, zawiera środki powierzchniowo czynne, inhibitory korozji, oraz kwasy mineralne.

Żel lub pastę można nanosić na duże elementy bez konieczności zanurzania w kąpieli kwasów lub elektrolicie, dobra przyczepność również daje mozliwość aplikacji na powierzchnie pionowe.W laboratorium zostały opracowane specjalne pasty, które mogą być wykorzystane do czyszczenia stali  nierdzewnej i czarnej, miedź, mosiądz, tytan, aluminium i ich stopów, jak również materiały ceramiczne, szkła, z farb i lakierów.Usunięcie pasty odbywa się szybko i łatwo.

Metoda usuwania osadów tlenku żelaza przy użyciu pasty o nazwie "Tselogel" oferowana w Instytucie Chemii Organicznej. (ND V.V.Patrikeevym Zelinsky), składający się z mieszaniny kwasu solnego, urotropiny, ciekłego kleju, szkła wodnego, następnie jest pozostawiony do w temperaturze pokojowej na 0,5-12 godzin .Wadą proponowanych kompozycji jest czas jego oddziaływania oraz to, że uniemożliwia stosowanie natryskowego, wałka, pędzla.

Sklad chemiczny pasty, postać, np. w formie żelu oraz sposób aplikacji znajduje szerokie zastosowanie. Od technologii nuklearnych, w których należy okresowo usuwać zanieczyszczenia radioaktywne, poprzez przygotowanie detali w procesach galwanicznych, malarskich a także spawalniczych oraz wszedzie tam, gdzie zależy nam na usunięciu produktów korozji, bez naruszania powierzchni metalu rodzimego.